In‐Situ Formation of Spatially Oriented Interfacial Cu 0 in Dual‐Plasmon Resonance Coupling ZnIn 2 S 4 /Cu‐Cu 3‐x P Heterojunction for Full‐Spectrum Photocatalytic Hydrogen Evolution

材料科学 光催化 异质结 表面等离子共振 载流子 光电子学 等离子体子 联轴节(管道) 电场 共振(粒子物理) 光化学 化学物理 价(化学) 电子转移 电子 光子 可见光谱 吸收(声学) 电子顺磁共振 表面等离子体子 金属 局域表面等离子体子 电子传输链 纳米技术 光子能量 制氢
作者
Sibi Liu,Youzi Zhang,Yijin Wang,Yong Li,Zhaosheng Xia,Wenxing Chen,Jun Zhou,Xicheng Zhang,Zhike Liu,Xiao-Xiao Zhu,Xingang Ren,Jahan B. Ghasemi,Xuanhua Li
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (44)
标识
DOI:10.1002/adfm.75215
摘要

ABSTRACT Integrating plasmonic materials can extend the light harvest and enhance photocatalytic H 2 production via localized surface plasmon resonance (LSPR). However, the sluggish utilization of LSPR‐induced hot carriers due to poor interfacial coupling is the key issue. Here, we demonstrate a dual LSPR coupling ZnIn 2 S 4 /Cu‐Cu 3‐x P heterostructure with in‐situ formation of spatially oriented interfacial Cu 0 , which is achieved by the interfacial electrons’ directional transfer from ZnIn 2 S 4 to Cu 3‐x P and partial reduction of Cu + to metallic Cu 0 . The dual LSPR coupling of Cu and Cu 3‐x P enhances absorption and localized electric field by 21.4‐fold/7.1‐fold in the visible region and 3.3‐fold/1.4‐fold in the near‐infrared, respectively, achieving full‐spectrum photon harvesting. More critically, the spatially oriented interfacial Cu 0 acts as a charge transport channel, reducing the charge transfer activation energy by 65%, collectively prolonging the carrier lifetime by 707.7‐fold, and boosting directional hot electrons extraction. Consequently, interfacial Cu 0 ‐induced dual LSPR effect achieves an order‐of‐magnitude enhancement in photocatalytic activity, reaching a value of 43.3 mmol g −1 h −1 that surpasses previous sulfide‐based photocatalysts. This research highlights a reinforced interface charge transport pathway for directional hot carrier extraction via valence state modulation, paving a promising route for designing high‐activity plasmonic photocatalytic systems.
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